【中國環(huán)保在線 技術(shù)前沿】目前，環(huán)保各細(xì)分領(lǐng)域紛紛出現(xiàn)“利器”，究其深處便可發(fā)現(xiàn)，他們都屬于同一家族——石墨烯家族。石墨烯以獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)特性被稱為“神奇材料”。

　　　　目前，環(huán)保各細(xì)分領(lǐng)域紛紛出現(xiàn)“利器”，究其深處便可發(fā)現(xiàn)，他們都屬于同一家族——石墨烯家族。石墨烯（Graphene）是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。其既是薄的材料，也是強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比好的鋼材還要高200倍。石墨烯以獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)特性被稱為“神奇材料”。
　　
　　治水“利器”
　　
　　城市黑臭水體不僅給群眾帶來了極差的感官體驗(yàn)，也是直接影響群眾生產(chǎn)生活的突出水環(huán)境問題，因此各地紛紛想方設(shè)法治理黑臭水體，浙江省無錫市近日就現(xiàn)一治理黑臭水體“利器”。據(jù)悉，這一“利器”是由多家公司共同研發(fā)的首款專業(yè)治理水質(zhì)的石墨烯光催化技術(shù)。
　　
　　石墨烯光催化技術(shù)是用一張沉在水下的網(wǎng)，只要有可見光就可以分解水中的有毒物質(zhì)，分解水制氧，讓水體重新恢復(fù)自凈化能力，黑臭水變?yōu)榍逅＿@是目前上可用于大規(guī)模水質(zhì)處理的光催化技術(shù)及產(chǎn)品，其核心“可見光響應(yīng)的異質(zhì)間量子轉(zhuǎn)移技術(shù)”目前已經(jīng)通過江蘇省新技術(shù)鑒定。此技術(shù)中的石墨烯產(chǎn)品以獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)特性被稱為“神奇材料”，因此近年來廣泛用于環(huán)保行業(yè)。
　　
　　治霾“利器”
　　
　　石墨烯具有超高的比表面積和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，在空氣凈化上具有極大潛力。傳統(tǒng)的濾材很難通過現(xiàn)有工藝制備出超小的孔徑。東南大學(xué)—FEI納皮米示范中心主任孫立濤在采訪中說，他的研究團(tuán)隊(duì)將氧化石墨烯與傳統(tǒng)濾材結(jié)合，成功制備出了能除霾的氧化石墨烯基濾材。由于該濾材對PM2.5的去除純屬物理阻隔，因此不受水汽影響，具有長期的穩(wěn)定性。
　　
　　另外，有缺陷的石墨烯骨架很薄且存在大量孔洞，因此，由其組裝而成的多孔濾膜，內(nèi)部孔道交錯縱橫，這樣可以保證濾材在孔徑大于2.5微米時，依然能有效地截留PM2.5，同時保證了濾材較低的呼吸阻力，解決了多數(shù)防霧霾口罩呼吸不暢的問題。
　　
　　海水淡化“利器”
　　
　　石墨烯與水的相互作用讓人困惑：表面排斥水，但浸入到水中的石墨烯薄膜毛細(xì)通道，卻允許水快速滲透。石墨烯與水之間的這種“若即若離”的關(guān)系令科學(xué)家著迷，這一特點(diǎn)讓石墨烯成為海水淡化利器。
　　
　　英國曼徹斯特大學(xué)與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作，用理論分析和分子模擬的方法探尋其中機(jī)理，發(fā)現(xiàn)水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水親密接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一尺寸的離子或分子可以快速通過，而“大個頭”則被完全阻隔在外。該篩選效應(yīng)不僅對離子尺寸要求非常，而且比傳統(tǒng)的濃度擴(kuò)散快上千倍。這一發(fā)現(xiàn)合理解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也被稱為“離子海綿效應(yīng)”。
　　
　　用計(jì)算機(jī)模擬石墨烯納米通道快速過濾離子的過程發(fā)現(xiàn)，石墨烯與離子之間的相互作用，使離子在納米通道中聚集，從而促進(jìn)了離子的快速擴(kuò)散。如果通過機(jī)械手段進(jìn)一步壓縮石墨烯薄膜中的毛細(xì)通道尺寸，控制孔徑大小，將能過濾海水中的鹽分。這意味著，制造一個幾分鐘內(nèi)將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置有望成為現(xiàn)實(shí)。
　　
　　處理尾氣“利器”
　　
　　隨著我國機(jī)動車數(shù)量的增加，汽車尾氣污染成為了造成霧霾天氣的一個重要因素。因此汽車尾氣的處理成重要問題，國家和不少科研機(jī)構(gòu)也開始加大在防治汽車尾氣污染上的投入，想方設(shè)法直接從根源上降低尾氣污染物的排放量。
　　
　　某公司自主研發(fā)出一種新型的石墨烯潤滑油添加劑產(chǎn)品——施摩奇SMK3000系列石墨烯潤滑油添加劑，歷經(jīng)三年數(shù)千輛汽車的實(shí)際考驗(yàn)，以其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢迅速占據(jù)了市場的一席之地，成為世界開發(fā)出的石墨烯潤滑油抗磨劑產(chǎn)品。
　　
　　從技術(shù)原理上來看，珠海聚碳施摩奇石墨烯潤滑油添加劑采用了獨(dú)特的滲碳技術(shù)，將納米“石墨烯膜”鍍在氣缸和活塞環(huán)間，利用少層摩擦(范德華力)特性以及納米級的石墨烯片層迅速填補(bǔ)氣缸壁中由于摩擦而造成的劃痕、裂縫等，將以往金屬與金屬之間的摩擦，改變?yōu)槭优c層之間的摩擦，大幅降低了發(fā)動機(jī)的磨損。
　　
　　另外，在汽車尾氣的污染物排放中，聚碳復(fù)材施摩奇潤滑油添加劑產(chǎn)生的石墨烯保護(hù)膜還能夠大幅度提高燃燒室的氣密性，使烴類燃燒更加充分，大大降低了HC(碳?xì)浠?和CO(一氧化碳)等污染物的排放量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降排、保護(hù)環(huán)境的終目的。
　　
　　（參考資料：科技日報、界面新聞、中國網(wǎng)、大公網(wǎng)）